2011哈工大钢结构第二章探究.pptVIP

§2-1 概述 ;1）有较高的强度，屈强比满足要求，保证安全储备;4）适应低温、有害介质侵蚀及承受疲劳荷载，这方面能力视具体结构而定；; §2-2 钢材的生产 ;Date;Date;平炉炼钢，平炉的原料广泛，容积大，产量高，冶炼工艺简单，化学成分易于控制，炼出的钢质量优良。 平炉炼钢周期长，效率低，成本高。;三、钢材的浇注和脱氧 按脱氧的方法和程度的不同，碳素结构钢可分为 沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢4类。;以“Q”代表屈服点；屈服点数值共分195、215、235、255和275(MPa)5种； 质量等级按有害成分硫、磷含量由多到少的规律，分别由A、B、C、D符号表示； 脱氧方法以F表示沸腾钢，b表示半镇静钢，Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢。Z和TZ在钢的牌号中予以省略。C级只能是Z，D级只能是TZ。 例如：Q235A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢。Q215B，表示屈服点为215MPa的B级镇静钢。而Q215B·b表示屈服点为215MPa的B级半镇静钢。;? ;二、钢材的铸造缺陷铸模浇注钢锭时，冷却速度不同，形成不同结晶带，会给钢材的性能带来差异。冶金缺陷，如偏析、非金属夹杂、气孔、缩孔和裂纹等。;一、热加工开轧和锻压温度控制在1150～1300℃。钢材轧制成钢板或型钢，使金属的晶粒变细，压合钢坯中的气孔、裂纹等缺陷，改善钢材的力学性能。热轧薄板和壁厚较薄的热轧型钢，因辊轧次数较多，钢材的性能改善明显，其强度、塑性、韧性和焊接性能均优于厚板和厚壁型钢。钢材强度按板厚分组。; 钢中的硫化物和氧化物等非金属夹杂，经轧制之后被压成薄片， 会出现分层现象。分层使钢板沿厚度方向受拉的性能恶化;由带钢或钢板经过冷加工形成的型材制作的结构称为冷弯薄壁型钢结构;Date;三、热处理 包括退火、正火、淬火和回火 退火和正火改善组织以提高钢的机械性能。 其操作方法为：在炉中将钢材加热保温一段时间后，若随炉温冷却至500℃以下，再放至空气中冷却的工艺称为完全退火； 若保温后从炉中取出在空气中冷却的工艺称为正火。正火的冷却速度比退火快，强度和硬度有所提高。 低温退火，主要用来消除铸件、热轧件、锻件、焊接件和冷加工件中的残余应力。 ; 淬火工艺是将钢件加热到900℃以上，保温后快速在水中或油中冷却。增加了钢材的强度和硬度，同时使塑性和韧性降低。 回火工艺是将淬火后的钢材加热到某一温度进行保温，而后在空气中冷却。其目的是消除残余应力，调整强度和硬度，减少脆性，增加塑性和韧性，形成较稳定的组织。 通常称淬火加高温回火的工艺为调质处理。强度较高的钢材，如Q420中的C、D、E级钢和高强度螺栓的钢材都要经过调质处理。 ;钢材有两种完全不同的破坏形式： 塑性破坏 脆性破坏 塑性破坏的主要特征是，破坏前具有较大的塑性变形，常在钢材表面出现明显的相互垂直交错的锈迹剥落线。破坏后的断口呈纤维状，色泽发暗。 脆性破坏的主要特征是，破坏前塑性变形很小，或根本没有塑性变形，而突然迅速断裂。破坏后的断口平直，呈有光泽的晶粒状或有人字纹。 ; 钢材的多项性能指标可通过单向拉伸试验获得。 给出相应钢材的单调拉伸应力－应变曲线。由试验曲线看出，在比例极限σp以前钢材的工作是弹性的；比例极限以后，进入了弹塑性阶段；达到了屈服点fy后，塑性平台；出现强化阶段，产生颈缩而破坏。 ;一、四个工作阶段：;σ;1．强度 设计时以钢材的屈服强度为基础， 抗拉强度σu是钢材破坏前所随承受的最大应力，此时的结构因塑性变形很大而失去使用性能， σu／σy值的大小，可以看作钢材强度储备的参数。;衡量钢材塑性变形能力的主要指标是伸长率δ和断面收缩率ψ。 ;断面的颈缩率是指试件拉断后，颈缩的断面面积缩小值与原截面积比值的百分率式计算：;钢材单调拉伸应力－应变曲线提供了三个重要的力学性能指标：抗拉强度fu、伸长率δ和屈服点fy。 抗拉强度fu是钢材一项重要强度指标，反映钢材受拉时能承受的极限应力。 伸长率δ是衡量钢材断裂前所具有的塑性变形能力的指标， 其相应伸长率分别用δ5或δ10表示。 屈服点fy是钢结构设计中应力允许达到的最大限值 ;一、冷弯性能 钢材的冷弯性能由冷弯试验确定。试验时，根据钢材的牌号和不同的板厚，按国家相关标准规定的弯心直径，在试验机上把试件弯曲180° 以试件表面和侧面不出现裂纹和分层为合格。冷弯试验不仅能检验材料承受规定的弯曲变形能力的大小，还能显示其内部的冶金缺陷，是判断钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。 ;冷弯性能试验方法是用图示具有一定弯心直径d的冲头，对标准试件中部施加荷载使之弯曲，或者要求把试件冷弯到规定的角度而不出现裂纹或分层等，以判断钢材的冷